深入 Flask 源码理解 Context

Posted 2021-04-12 AI报道

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来源：MouseHouse

链接：https://segmentfault.com/a/1190000004859568

知乎问题 编程中什么是「Context(上下文)」（https://www.zhihu.com/question/26387327） 已经能够简单地说明什么是 Context，它是一个程序需要的外部对象，类似于一个全局变量。而这个变量的值会根据提供的值而改变。

Flask 中有分为请求上下文和应用上下文：

Flask 分发请求之前激活程序请求上下文，请求处理完成后再将其删除。

Flask 中的 Context 是通过栈来实现。

---

Flask 的 Context 实现

Flask 的核心功能依赖于 Werkzeug 库。

_app_ctx_stack & _request_ctx_stack

这两种栈定义在 flask/global.py 中。

_request_ctx_stack = LocalStack()

_app_ctx_stack = LocalStack()

首先需要了解一下 Werkzeug 中关于 LcoalStack 的相关内容。

Local 类

Local 是定义了一个 __storage__ 字典，其中的键为 thread 的 id 值。

class Local(object):

    __slots__ = ('__storage__', '__ident_func__')

 

    def __init__(self):

        object.__setattr__(self, '__storage__', {})

        object.__setattr__(self, '__ident_func__', get_ident)

 

    def __setattr__(self, name, value):

        ident  = self.__ident_func__()

        storage = self.__storage__

        try:

            storage[ident][name] = value

        except KeyError:

            raise AttributeError(name)

    ...

LocalStack 类

LocalStack 则内部维护一个 Local 实例。主要的作用是将 Local 维护的 __storage__ 字典中键为 __ident_func__() 对应的值定义为 {"stack" : [] }。

class LocalStack(object):

    def __init__(self):

        self._local = Local()

 

    def push(self, obj):

        rv = getattr(self._local, 'stack', None)

        if rv is None:

            self._local.stack = rv = []

        rv.append(obj)

        return rv

 

    def pop(self, obj):

        pass

LocalProxy 类

LocalProxy类是一个代理类，应用到设计模式当中的代理模式。简单地讲，我们不需要去了解当前的环境，而直接去操作这个 Proxy 类，这个 Proxy 类会将所有的操作反馈给正确的对象。

class LocalProxy(object):

    __slots__ = ('__local', '__dict__', '__name__')

    def __init__(self, local, name=None):

        object.__setattr__(self, '_LocalProxy__local', local)

        object.__setattr__(self, '__name__', name)

 

    def _get_current_object(self):

        # 通过此方法获取被代理的对象

        if not hasattr(self.__local, '__release_local__')

            return self.__local

        try:

            return gerattr(self.__local,self.__name__)

        except Attribute:

            raise RuntimeError('no object bound to %s' % self.__name__)

    ...

    # 其他操作

request & RequestContext

Flask 源码中关于 request 的定义：

def _lookup_req_object(name):

    top = _request_ctx_stack.top

    if top is None:

        raise RuntimeError(_request_ctx_err_msg)

    return getattr(top, name)

 

request = LocalProxy(partial(_lookup_req_object, 'request'))

从源码可以看出，request 是 _request_ctx_stack 栈顶元素的一个属性。实际上 _request_ctx_stack 栈中的元素是 ReuqestContext 对象的实例， 而 ReuqestContext 中包含了 request 请求的所有信息,包括 Session 信息。

class ReuqestContext(object):

    def __init__(self, app, environ, request=None):

        if reuqest is None:

            request  = Request(environ)

        self.requst = request

        self.app = app

        self.session = None

        ...

        # 这个列表包含了与 request 相关联的 Application

        self._implicit_app_ctx_stack = []

        self.match_request()

 

    def push(self, object):

        """

        这里需要实现的是：当 RequestContext push 到

        _request_ctx_stack 时， 需要检测是否有对应的

        AppContext。如果没有，则会将当前 self.app push

        到 AppContext 中，同时将self.app 加入

        _implicit_app_ctx_stack 列表中； 否则

        _implicit_app_ctx_stack 添加 None。

        """

        pass

 

    def pop(self):

        """

        当 ReuqestContext 弹出 _request_ctx_stack 的

        方法。注意：request 清理之后的动作。如执行

        teardown_request。

        """

        pass

这里传入的 app，就是 Flask 的程序实例。

RequestContext 实例的创建在 Flask 类方法中。

class Flask(_PackageBoundObject):

    ...

    request_class = ReuqestContext

    def wsgi_app(self, environ, start_response):

        ctx = self.request_class(environ)

        ctx.push

        ...

 

    def __call__(self, environ, start_response):

        return self.wsgi_app(environ, start_response)

Flask 中 Request 对象继承了 Werkzeug 中的 Request 对象。

上述代码涉及到 WSGI，它强调 Appication 必须是一个可调用对象。

后期的工作之一是了解 WSGI。

Session

在 session.py 文件中定义了 有关Session的内容。Flask 中 Session 是构建在 Cookie 上面的。其中定义了关于 Session 的接口。

class SessionMixin(object):

    """定义了Session的最小属性"""

 

class SecureCookieSession(CallDict, SessionMixin):

    """ CallDict 是 werkzeug 中的数据结构 """

 

class NullSession(SecureCookieSession):

    """ 定义了空 session 结构 """

 

class SessionInterface(object):

    """ 定义了 Session接口的属性，依赖于 app.config

    中的信息。同时，规定了只要是继承SessionInterface

    必须实现 open_session 和 save_session 方法

    """

class SecureCookieSessionInterface(SessionInterface):

    """

    主要是实现了 open_session 和 save_session 方法

    """

如下代码则是 session 的应用。

# flask/app.py

class Flask(_PackageBoundObject):

    session_interface = SecureCookieSessionInterface()

    def open_session(self, request):

        return self.session_interface.open_session(self, request)

 

    def save_session(self, session, response)

        return self.session_interface.save_session(

            self, session, response)

 

    def process_response(self, response):

        ctx = _request_ctx_stack.top

        ...

        if not self.session_interface.is_null_session(ctx.session):

            self.save_session(ctx.session, response)

 

#ReuqestContext

class ReuqestContext():

    def push(self, object):

        ...

        self.session = self.app.open_session(self.reuqest)

        if self.session is None:

            self.session = self.app.make_null_session()

        ...

session 是 RequestContext 中属性，所以代理说明如下：

session = LocalProxy(partial(_lookup_req_object,'session')

current_app & g

一般来讲， 在 Flask Web 开发时， Flask的实例是延迟创建的。也就是说 AppContext还没有压入 _app_ctx_stack 中，所以我们在编写代码时，是无法获取完整的 Flask 实例的属性。而当用户访问时，程序的实例已经初始化完成了，因此我们采用 current_app代理获取当前 app。这仅仅是我的个人理解。实际上这是解决 多个 Flask 实例运行的问题（http://flask.pocoo.org/docs/0.10/appcontext/）。

current_app是获取 _app_ctx_stack 栈顶 AppContext实例元素的代理.

def _find_app():

    top = _app_ctx_stack.top

    if top is None:

        raise RuntimeError(_app_ctx_err_msg)

    return top.app

current_app = LocalProxy(_find_app)

flask.g 是存储一下资源信息的，如数据库连接信息。更多应用的则是体现在 Flask 扩展当中。

def _lookup_app_object(name):

    top = _app_ctx_stack.top

    if top is None:

        raise RuntimeError(_app_ctx_err_msg)

        return getattr(top,name)

g = LocalProxy(partical(_lookup_app_object, 'g'))

 

# flask.app.py

class Flask(_PackageBoundObject):

    app_ctx_globals_class = _AppCtxGlobals #实现的是类似字典的功能

 

# AppContext

class AppContext(object):

    def __init__(self, app):

        self.g = self.app.app_ctx_globals_class()

 

#RequestContext

class RequestContext(object):

    #定义与request相关的 g 变量

    def _get_g(self):

        return _app_ctx_stack.top.g

    def _set_g(self, value):

        _app_ctx_stack.top.g = value

    g = property(_get_g, _set_g)

    del _get_g, _set_g

上述代码存在一个疑问是 g 对象是基于请求的，每次请求都会重置。那么 g 为什么不是 RequestContext 而是 AppContext ?

flask.g API 文档 （http://flask.pocoo.org/docs/0.10/api/#flask.g）中说明了 g 变量的改动。